The recently discovered magnetism of two-dimensional (2D) van der Waals crystals have attracted a lot of attention. Among these materials is CrI$_3$ - a magnetic semiconductor exhibiting transitions between antiferromagnetic and ferromagnetic orderings under the influence of an applied magnetic field. Here, using first-principles methods based on density functional theory, we explore spin-dependent transport in tunnel junctions formed of fcc Cu (111) electrodes and a CrI$_3$ tunnel barrier. We find about 100% spin polarization of the tunneling current for a ferromagnetically-ordered four-monolayer CrI$_3$ and tunneling magnetoresistance of about 3,000% associated with a change of magnetic ordering in CrI$_3$. This behavior is understood in terms of the spin and wave-vector dependent evanescent states in CrI$_3$ which control the tunneling conductance. We find a sizable charge transfer from Cu to CrI$_3$ which adds new features to the mechanism of spin-filtering in CrI$_3$-based tunnel junctions. Our results elucidate the mechanisms of spin filtering in CrI3 tunnel junctions and provide important insights for the design of magnetoresistive devices based on 2D magnetic crystals.
Room temperature spin filtering in epitaxial cobalt-ferrite tunnel barriers
我们报告的直接实验证据，室温自旋过滤的磁性隧道结（MTJ）含有CoFe 2 O 4隧道势垒通过隧道磁阻（TMR）测量。Pt（111）/CoFe_2 O_4（111）/γ-Al_2 O_3（111）/Co（0001）全外延MTJ的生长是为了获得能够在室温下工作的高质量系统。自旋极化输运测量显示，在2K和290 K下，TMR值分别为-18%和-3%。此外，TMR比遵循一个独特的偏置电压依赖性，这在理论上已经被预测为在MTJ中包含磁势垒的自旋过滤的签名。因此，CoFe 2 O 4隧道势垒提供了一个模型系统，以调查在很宽的温度范围内的自旋过滤。
Oxide layer boron leads to reduced symmetry spin filtering magnetic tunnel junctions
对FeCoB/MgO/FeCoB隧道结的实验研究表明，硼在溅射过程中扩散到MgO中，形成多晶Mg-B-O区。这些隧道结提供高隧穿磁阻值和低RA产物。然而，Mg-B-O区域的晶体结构仍然未知。使用密度泛函技术，我研究了三种潜在的镁（B）氧化物，包括Mg $_{2}$ B $_{2}$ O $_{5}$（单斜晶系和三斜晶系）和斜方晶系矿物Kotoite（Mg $_3$ B $_2$ O $_6$）。Kotoite是形成磁性隧道结的最佳候选者。Kotoite的（100）面与（001）MgO具有良好的晶格匹配，并且在退火过程中可以将相邻的FeCo模板化为bcc层。Kotoite的复杂能带结构分析表明，C $_{2v}$ $\tildeΔ_1$带具有比C $_{2v}$ $\tildeΔ_4$带小得多的虚k分量。基于对称性分析，FeCo中的多数自旋$Δ_1$带应与Kotoite $\tildeΔ_1$带良好耦合，而少数FeCo $Δ_5$将与$\tildeΔ_4$带部分耦合。Kotoite提供了一种新的途径，高隧穿磁电阻的基础上自旋过滤的低对称性的氧化物区域。
Spin filtering effect in intrinsic 2D magnetic semiconductor Cr2Ge2Te6
采用机械剥离法和叠层法制备了Fe_3GeTe_2/Cr_2Ge_2Te_6/石墨的vanderWaals（vdW）磁性异质结，并对其磁输运特性进行了详细的研究。在低偏置电压下，已经观察到大的负结磁阻，并归因于跨绝缘Cr2 Ge 2 Te 6层的自旋守恒隧穿输运。随着偏置的增加，会发生Fowler-Nordheim隧穿的交叉。隧穿磁电阻（TMR）的负符号表明Cr2 Ge 2 Te 6导带底部属于少数自旋，这与某些第一性原理计算的结果相反。这项工作表明，基于二维磁性绝缘体的vdW异质结构是一个有价值的平台，以获得进一步深入了解自旋极化隧穿输运，这是追求高性能自旋电子器件和各种量子现象的基础。
All-Altermagnetic Tunnel Junction of RuO2/NiF2/RuO2
Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学）；Florida State University（佛罗里达州立大学）；National High Magnetic Field Laboratory（国家强磁场实验室）；Columbia University（哥伦比亚大学）
Intrinsic Spin Filter Effect in a $d$-wave altermagnet KV$_2$Se$_2$O with Open Fermi Surface
School of Science, Sun Yat-sen University（中山大学理学院）；Department of Physics and Astronomy, University of Florence（佛罗伦萨大学物理与天文学系）；Key Laboratory of Artificial Micro- and Nano-structures of Ministry of Education, School of Physics and Technology, Wuhan University（武汉大学物理科学与技术学院人工微结构和量子调控教育部重点实验室）；The State Key Laboratory for Refractories and Metallurgy, Wuhan University of Science and Technology（武汉科技大学耐火材料与冶金国家重点实验室）；Laboratory for Computational Physical Sciences (MOE), State Key Laboratory of Surface Physics, and Department of Physics, Fudan University（复旦大学物理系表面物理国家重点实验室计算物理科学教育部重点实验室）；Guangdong Provincial Key Laboratory of Magnetoelectric Physics and Devices, Sun Yat-sen University（中山大学广东省磁电物理与器件重点实验室）
Theory of tunnel magnetoresistance in magnetic tunnel junctions with hexagonal boron nitride barriers: mechanism and application to ferromagnetic alloy electrodes
National Institute for Materials Science (NIMS)（物质材料研究机构）；Kyoto Institute of Technology（京都工艺纤维大学）
Above room temperature multiferroic tunnel junction with the altermagnetic metal CrSb
Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学）；Florida State University（佛罗里达州立大学）；National High Magnetic Field Laboratory（国家强磁场实验室）；Charles University（查理大学）
State Key Laboratory of Spintronics, Hangzhou International Innovation Institute, Beihang University（北京航空航天大学杭州创新研究院自旋电子学国家重点实验室）；Fert Beijing Institute, School of Integrated Circuit Science and Engineering, Beihang University（北京航空航天大学集成电路科学与工程学院法伯北京研究所）；CNRS, Institute Jean Lamour, Université de Lorraine（洛林大学让·拉缪尔研究所法国国家科学研究中心）
Tunnel Barrier to Spin Filter: Electronic Transport Characteristics of Transition Metal Atom Encapsulated in Smallest Cadmium Telluride Cage
我们报告了基于第一性原理理论的比较电子输运研究的原子链的Au，裸Cd 9 Te 9笼状团簇和单一的过渡金属（TM）（Ti，V，Cr，Mn，Fe，Co，Ni，Cu，Zn，Ru，Rh，Pd）原子封装在Cd 9 Te 9使用Au（111）作为电极。裸簇是半导体的，并且在特定的外加偏压下充当隧道势垒，并且在此之外，器件具有线性电流-电压关系。在器件的I-V特性曲线中，几种TM（Ti，V，Cr，Mn，Fe）材料表现出半金属特性和自旋过滤效应。对金属、半导体和半金属纳米结构的I-V特性进行了详细的定性和定量分析。
